ESTUDO ADSORTIVO DO CORANTE VERDE MALAQUITA EM SÍLICA ALUMINA RECOBERTA POR CARBONO ATRAVÉS DA QUANTIFICAÇÃO POR ESPECTROFOTOMETRIA E TERMOGRAVIMETRIA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Silva, D.C.M. (UFAL) ; Silva, D.P.S. (UFAL) ; Sarmento, L.R. (UFAL) ; Ribeiro, T.R.S. (UFBA) ; Silva, A.O.S. (UFAL)

Resumo

Neste trabalho foi avaliada a adsorção do corante verde malaquita (VM) utilizando uma versão modificada de sílica alumina amorfa (SAA) por deposição de carbono oriundo da sacarose. Para caracterizar o comportamento de adsorção, foram avaliados: o sobrenadante, por espectrofotometria, e análise termogravimétrica do sólido utilizado na adsorção ao final do ensaio. A SAA recoberta por carbono demonstrou elevada capacidade de remoção (maior que 90%) do corante VM até 200 ppm, indicando elevado potencial de remediação de efluentes coloríficos. Além disso, as análises de espectrofotometria e termogravimétrica forneceram resultados equivalentes, com erros menores que 1%, para a quantificação do corante adsorvido nos ensaios.

Palavras chaves

sílica-alumina; deposição de carbono; adsorção verde malaquita

Introdução

Os corantes presentes nos efluentes causam impacto ambiental, mesmo em concentrações muito baixas (menos de 1 ppm). Tais substâncias inibem a penetração da luz, resultando na destruição do ecossistema aquático, podendo também ser nocivos ao homem lhes causando sérios problemas de saúde (CHUNFENG et al., 2009). Uma maior conscientização ambiental vem despertando a comunidade científica para o desenvolvimento de métodos eficazes para o tratamento de efluentes. Dentre estes, a adsorção é um processo bastante empregado, pois possui vantagens com relação aos outros métodos, tais como: baixo custo, simplicidade de operação, elevadas taxas de remoção e, em alguns casos, a possiblidade de recuperação do adsorvente, por ser um método não destrutivo (MAGDALENA et al., 2008). A sílica-alumina amorfa (SAA) é amplamente utilizada como um ácido sólido catalisador em várias reações químicas, incluindo hidrocraqueamento, isomerização e alquilação, que são importantes na refinação de óleo indústria petroquímica (WARD, 1993). A superfície destes materiais é constituída essencialmente por sílica-alumina amorfa limitando sua aplicação como adsorvente (SCHERZER; GRUIA, 1996). Muitos estudos atualmente estão focados na modificação das superfícies desses materiais por deposição de carbono (WANG et al., 2008; WANG et al., 2014). O carbono fornece as matrizes de SSA interações químicas fortes o suficiente para a adsorção de moléculas orgânicas; como os corantes, e a fácil regeneração desses adsorventes sólidos (SANZ et al., 2010). Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo estudar a eficiência de adsorção da SSA modificada pela deposição de uma monocamada de carbono na remoção do corante verde malaquita (VM) através da quantificação por espectrofotometria e termogravimetria.

Material e métodos

A massa de sacarose utilizada foi calculada baseando-se na metodologia de Lin et al. (2005), que descreve ser necessário 2 g de sacarose para a deposição de uma monocamada de carbono sobre a superfície de uma alumina com área superficial de 200 m2.g-1. Determinada a massa de carbono, a SSA foi misturada a uma solução contendo água destilada e sacarose. A mistura foi agitada até completa homogeneização e seca em estufa a 90 ºC por 12 horas. Em seguida, a amostra foi calcinada sob fluxo de N2 de 30 mL.min-1 com uma rampa de aquecimento de 2 oC.min-1 a 600 ºC por 60 minutos. Os ensaios de adsorção foram realizados em batelada, em diferentes concentrações de solução do corante verde malaquita (50 – 1000 ppm). Utilizou-se 100 mg de material com o carbono depositado na superfície e 20 mL da solução do corante. A solução permaneceu em contato com o sólido adsorvente por 2 horas, seguido de separação por centrifugação. O sobrenadante foi analisado em um espectrofotômetro UV-Vis modelo Hach/DR 2700 no comprimento de onda de λ = 615 nm e as análises térmicas (TG/DTG) foram realizadas em uma termobalança da Shimadzu DTG-60H, sob atmosfera de ar sintético de 100 mL.min-1, com taxa de aquecimento 10 °C.min-1 até 100 °C, permanecendo nessa temperatura por 30 min para remoção da umidade, seguindo o aquecimento até 800 ºC.

Resultado e discussão

A Tabela 1 apresenta os dados experimentais dos testes cinéticos de remoção do corante verde malaquita através da espectrofotometria e termogravimetria. Os dados apresentados demonstram elevada remoção (maior que 90%) até 200 ppm, para concentrações maiores que essa há uma redução na capacidade de adsorção, indicando uma menor disponibilidade de sítios ativos presentes que adsorvem o corante. Diversos trabalhos da literatura (GRASSI at al., 2018;AGUIAR et al.,2007; COSTA, 2009) utilizando diferentes suportes para a adsorção do corante VM obtiveram menores porcentagens (< 80%) de remoção do que a apresentada nesse trabalho, demonstrando que SAA modificada por deposição de carbono apresenta elevado potencial de adsorção na remediação do corante VM. Para o cálculo utilizando a análise térmica, foi verificado o ponto na qual a massa não variou, isto é, o material estava livre de umidade – isso acontece quando a derivada da curva da perda de massa passa a ser horizontal e próxima de zero, conforme apresenta a Figura 1. A partir daí, a quantificação do corante foi determinada levando em consideração a quantidade de carbono depositada a cada 100 mg de material que ainda não foi utilizado nos ensaios, o que foi determinado também por termogravimetria. As curvas de eficiência para os dois testes estão dispostas na Figura 2 e se comportaram de forma muito parecidas, indicando que ambas são análises capazes de determinar, com erros menores que 1%, a quantidade de corante adsorvido nos ensaios.

Conclusões

Verificou-se que a SAA recoberta por carbono possui elevada capacidade de remoção (maior que 90%) do corante VM até 200 ppm. Esses resultados demonstram-se serem promissores, uma vez que essa capacidade de remoção é superior a diversos trabalhos encontrados na literatura, indicando que o material apresentado nesse trabalho possui elevado potencial de remediação de efluentes coloríficos. Para trabalhos futuros, iremos avaliar o tempo de equilíbrio para determinar a máxima adsorção e verificar qual a influência do aumento e/ou diminuição da quantidade sacarose em relação à SAA.

Agradecimentos

CNPq, UFAL, LSCat, ANP e FAPEAL.

Referências

AGUIAR, André et al. Mecanismo e aplicações da reação de fenton assistida por compostos fenólicos redutores de ferro. Química Nova, v. 30, n. 3, p. 623, 2007.
CHUNFENG, Wang et al. Adsorption of dye from wastewater by zeolites synthesized from fly ash: kinetic and equilibrium studies. Chinese Journal of Chemical Engineering, v. 17, n. 3, p. 513-521, 2009.
COSTA, Leonardo Lopes da. Aplicação de nanotubos de titânia na fotodegradação de corantes. 2009.
GRASSI, P. et al. Geopolímero obtido a partir de metacaulim para adsorção do corante verde malaquita. Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal de Santa Maria, 2018.
LIN, L. et al. Uniformly carbon-covered alumina and its surface characteristics. Langmuir, v. 21, n. 11, p. 5040-5046, 2005.
MAGDALENA, CARINA P. et al. Remoção de Remazol Vermelho RB de solução aquosa usando zeólita de cinza de carvão. 7O ENCONTRO BRASILEIRO SOBRE ADSORÇÃO, p. 25-27, 2008.
SANZ, R. et al. CO2 adsorption on branched polyethyleneimine-impregnated mesoporous silica SBA-15. Applied Surface Science, v. 256, n. 17, p. 5323-5328, 2010.
SCHERZER, Julius; GRUIA, Adrian J. Hydrocracking science and technology. Crc Press, 1996.
WANG, Xiang et al. Hierarchically pores carbon-covered alumina/TiO2 catalysts from particle stabilized foams. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 461, p. 178-183, 2014.
WANG, Y. et al. Different dispersion behavior of glucose and sucrose on alumina and silica surfaces. Applied Surface Science, v. 254, n. 20, p. 6560-6567, 2008.
WARD, John W. Hydrocracking processes and catalysts. Fuel Processing Technology, v. 35, n. 1-2, p. 55-85, 1993.